Расчет многокорпусной выпарной установки

Технологический расчет выпарной установки сводится к определению поверхности нагрева корпусов при заданных условиях работы. По сравнению с однокорпусным аппаратом особенность расчета состоит в том, что общую полезную разность температур необходимо рационально распределить по корпусам и найти количество выпариваемой воды и расход греющего пара для каждого корпуса.

При расчете заданы следующие величины: расход исходного раствора; его начальная и конечная концентрации; температура, с которой раствор поступает на выпаривание; температура первичного пара, греющего первый корпус; температура вторичного пара в конденсаторе после последнего корпуса.

Технологический расчет проводят в такой последовательности:

• Вычисляют по уравнению (14.3) общее количество W воды, выпариваемой в установке, и распределяют его по корпусам, например, поровну между корпусами.

• Из материального баланса (14.23) находят конечные концентрации раствора в корпусах.

• Общий перепад давлений АР в установке (равный разности между давлением первичного пара, греющего первый корпус и давлением пара в конденсаторе) распределяют предварительно поровну между корпусами, и затем находят давление вторичного пара в каждом корпусе установки.

• Находят величины температурной, гидростатической и гидравлической депрессий по корпусам.

• Вычисляют общую разность температур установки - пара, греющего первый корпус, и конденсации вторичного пара в конденсаторе.

• По формуле (14.28) определяют общую полезную разность температур УДtпол выпарной установки и распределяют ее по корпусам. Общую полезную разность температур обычно распределяют исходя из равенства поверхностей нагрева корпусов.

• После распределения УДtпол по корпусам находят температуры греющего, вторичного пара и кипения раствора в корпусах.

• Определяют по концентрациям растворов их удельные
теплоемкости, теплоты концентрирования и, задавшись потерями
тепла в окружающую среду, составляют уравнения теплового баланса
по корпусам. Из уравнений находят количества выпариваемой воды
по корпусам и расход пара, греющего первый корпус.

• Определив тепловые нагрузки корпусов, вычисляют коэффициенты теплопередачи в корпусах, а затем по основному уравнению теплопередачи определяют поверхности нагрева корпусов.

• Если величины, полученные расчетом, не совпадают с предварительно принятыми, то производят пересчет, задаваясь новым соотношением количества воды, выпариваемой по корпусам.

Обычно достаточно двух-трех приближений для того, чтобы основные расчетные величины поверхности нагрева отличались от принятых не более чем на 3-5 %.

Окончательные расчетные значения поверхностей нагрева корпусов округляются до нормализованных значений.

Сушка.

Сушкой называют процесс удаления влаги из твердых, пастообразных материалов, суспензий или концентрированных растворов путем испарения и отвода образующихся паров. В промышленной технологии лекарственных средств сушка является, как завершающий этап производства. Высокое качество, стабильность продукта зависит от технического уровня сушки — степени механизации и автоматизации режимов процесса, совершенства сушильной аппаратуры, чистоты воздуха. К факторам, определяющих процесс сушки относится: давление водяного пара, температура воздуха, влажность воздуха, скорость сушки.

В фармацевтическом производстве сушка осуществляется двумя основными способами: нагреванием влажных материалов теплоносителем через непроницаемую стенку, проводящую тепло, т. е. контактная сушка; путем непосредственного соприкосновения влажных материалов с горячим газовым теплоносителем (воздухом), т. е. конвективная или воздушная сушка.

Камерные сушилки являются сушилками периодического действия, имеют одну или несколько прямоугольных камер с полками, на которых сушится материал на противнях в неподвижном состоянии. Сушильный агент (воздух) засасывается вентилятором, подогревается в калорифере и перемещается над слоем материала между полками, отработанный влажный воздух после очистки фильтрами выбрасывается в атмосферу. Более рациональны многоленточные (многоярусные) сушилки непрерывного действия. Благодаря многократному пересыпанию материала с одной ленты на другую, он лучше контактирует с горячим воздухом, перемешивается, разрыхляется, что ускоряет процесс сушки. Горячий воздух проходит снизу вверх через сетчатый транспортер с промежуточным подогревом в калориферах. Отработанный воздух из сушилки отсасывается вентилятором.

Сушка в кипящем (псевдоожиженном) слое - сушилки сравнительно просты по устройству, отличаются интенсивным тепло- и массообменом между твердой и газовой фазами, в результате чего сушка протекает быстро (15—20 мин) при интенсивном перемешивании материала в объеме кипящего слоя. Сушилки пригодны для крупнокристаллических веществ и твердых частиц малых размеров (тонкоизмельченных).

Распылительная сушилка предназначена для быстрого выпаривания и сушки растворов и вытяжек, содержащих термолабильные биологически активные вещества (сухие растительные экстракты, препараты из животного сырья и др.). В распылительных сушилках жидкость диспергируется механическими или пневматическими форсунками или быстровращающимися дисками с целью увеличения поверхности испарения влаги в потоке нагретого воздуха. Диаметр капель тончайшего аэрозоля составляет 10—50 мкм. Достоинство распылительных сушилок состоит в том, что сушка осуществляется быстро, при низкой температуре (не выше 40—60°С за счет интенсивного процесса испарения и кратковременного контакта с горячим воздухом), материал не требует дальнейшего измельчения и обладает хорошей растворимостью.

Контактные, в них тепло передается через твердую непроницаемую перегородку (полые полки, барабаны-вальцы), внутри которых находится греющий пар. Из материала испаряется влага и пары диффундируют в окружающий воздух. Для ускорения сушки и проведения процесса при пониженной температуре в сушилках уменьшают давление, т. е. процесс проводят под вакуумом - сушильные шкафы и вальцовые сушилки.